Sel Surya Grafit Tinggi Efisiensi: 9% Konversi Daya dengan Doping TFSA

Grafit: Bahan 2-D Unik

Grafit adalah lembar karbon satu atom tebal yang disusun dalam jaringan madu. Elektronnya bergerak dengan kecepatan mendekati relativistik, berperilaku seperti partikel Dirac tanpa massa. Ini memberikan grafit konduktivitas listrik yang eksepsional, kekuatan mekanis, dan transparansi optik penuh, yang memungkinkan menyerap cahaya di seluruh spektrum visibel.

Sel Surya Dari Grafit

Perangkat fotovoltaik berbasis grafit awal memberikan efisiensi yang modest—sekitar 1,9%. Pekerjaan terbaru dari Universitas Florida di Gainesville telah mengubah narasi. Dengan menyuntikkan dopan organik trifluoromethanesulphonyl) amide (TFSA) ke dalam lapisan grafit, peneliti mencapai efisiensi konversi daya rekor 9%, hampir lima kali lebih tinggi daripada sel yang tidak didoping.

Struktur Perangkat

Sel ini terdiri dari lembar grafit yang didoping TFSA yang ditransfer pada wafer silikon berkualitas tinggi untuk membentuk juncsi Schottky grafit/silikon. Karena grafit ditransfer dengan lembut, antarmuka tetap utuh; kerusakan apa pun akan bertindak sebagai jebakan muatan, mempersingkat umur carrier dan mengurangi efisiensi. Antarmuka yang bersih mempertahankan medan listrik yang kuat yang diperlukan untuk pemisahan muatan yang efisien.

Cara Kerja

Saat sinar matahari mengenai sel, foton menghasilkan pasangan elektron-lubang. Barrier Schottky antara grafit dan silikon memisahkan carrier ini: elektron bergerak ke dalam silikon sementara lubang tetap dalam grafit. Elektroda yang ditempatkan pada setiap bahan mengumpulkan muatan, menghasilkan arus listrik.

Doping grafit dengan TFSA menggeser tingkat Fermi, yang sebaliknya meningkatkan medan listrik di seluruh juncsi. Medan yang lebih kuat ini mempercepat pemisahan dan koleksi carrier, yang menghasilkan peningkatan yang signifikan dalam output daya.